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        新工科背景下大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革探索

        2018-01-29 10:26:48劉哲
        卷宗 2018年34期
        關(guān)鍵詞:新工科改革

        摘 要:隨著新工科建設(shè)計(jì)劃的啟動(dòng),國內(nèi)關(guān)于新工科的研究與討論空前活躍,實(shí)踐探索已經(jīng)在路上。本文以大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)為牽引,分析新工科背景下大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革的意義,探索出了一些計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科在新工科背景下的改革措施。

        關(guān)鍵詞:新工科;大學(xué)計(jì)算機(jī)課程;改革

        大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)是以培養(yǎng)大學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力、培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才為目標(biāo)的[1]。2017年6月9日,教育部在北京召開“新工科研究與實(shí)踐專家組成立暨第一次工作會(huì)議”,形成“北京指南”,標(biāo)志著以新工科建設(shè)為主題的高等工程教育改革進(jìn)入到一個(gè)新的階段?!靶鹿た啤钡母拍钜唤?jīng)提出就受到工程教育界的廣泛關(guān)注,被稱為我國工程教育的新革命。如何探索新工科背景下綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力在大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中的體現(xiàn),事實(shí)上這應(yīng)當(dāng)是一個(gè)亟需改革探索的問題。為此,本文結(jié)合有關(guān)新工科的討論,就新工科背景下的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革做以探索。

        1 研究新工科背景下大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革的重要意義

        互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新科技快速改變著現(xiàn)代工業(yè)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和勞動(dòng)力市場。國家實(shí)施的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國制造2025”、“一帶一路”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略,為中國的創(chuàng)新發(fā)展提供了新機(jī)遇、注入了新動(dòng)力。從科學(xué)發(fā)現(xiàn)到轉(zhuǎn)化成技術(shù)或產(chǎn)品的時(shí)間不斷縮短,知識更新和新知識產(chǎn)生的速度不斷加快,這些發(fā)展和變化對現(xiàn)代工程技術(shù)人才的知識、能力和技能、職業(yè)素質(zhì)和視野都提出了新要求。為了支撐快速發(fā)展的新經(jīng)濟(jì),培養(yǎng)新型工程創(chuàng)新人才,高等工程教育必須進(jìn)行全面、深刻的改革和創(chuàng)新,尤其是大學(xué)計(jì)算機(jī)課程亟需新思維、新理念,全面創(chuàng)新教育模式,培養(yǎng)綜合素質(zhì)創(chuàng)新型人才。

        因此,傳統(tǒng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)模式已不能夠適應(yīng)新工科背景下復(fù)合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求。合理利用先進(jìn)技術(shù),在傳統(tǒng)教學(xué)模式基礎(chǔ)上,探索新型教學(xué)模式,對于培養(yǎng)具有一定信息素養(yǎng)、文化水平和創(chuàng)新能力的新型人才具有重要意義。

        2 大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)建設(shè)過程中出現(xiàn)的問題

        雖然大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的重要性得到認(rèn)可,但目前的種種現(xiàn)象表明,我國傳統(tǒng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)已陷入了危機(jī)之中。在各高校的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中,都存在以下普遍現(xiàn)象:首先,在高校方面,一些高校的教學(xué)主管部門直接質(zhì)疑設(shè)置大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的必要性。很多高校都已經(jīng)縮減了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)和學(xué)分,有的學(xué)校只保留了程序設(shè)計(jì)類課程,或者將《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程從必修改為選修,個(gè)別院校甚至取消了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程。有的專業(yè)學(xué)院對大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)效果不滿意,認(rèn)為對專業(yè)的學(xué)習(xí)和研究幫助不大。對于將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識與專業(yè)知識相結(jié)合的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革,也沒有表現(xiàn)出積極配合的態(tài)度和意愿。其次,在教師方面,在很多大學(xué)中,大學(xué)計(jì)算機(jī)課程事實(shí)上已淪為雞肋,沒有專門從事大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)的老師,臨時(shí)安排計(jì)算機(jī)專業(yè)教師或研究生來完成教學(xué)任務(wù)。由于許多學(xué)校基礎(chǔ)課教學(xué)改革任務(wù)繁重,但成果與職稱評定條件不掛鉤,導(dǎo)致大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的教師不愿意投入更多的時(shí)間和精力。最后,在學(xué)生方面,大學(xué)生普遍對大學(xué)計(jì)算機(jī)課程不感興趣。有些學(xué)生就直接質(zhì)疑大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的必要性,教師經(jīng)常被問到的問題就是“我是生物專業(yè)的學(xué)生,為什么要學(xué)習(xí)編程?”各種問卷調(diào)查也表明,學(xué)生認(rèn)為計(jì)算機(jī)對學(xué)業(yè)和生活很重要,但大學(xué)計(jì)算機(jī)課程則不是他們想要的。

        3 新工科背景下大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革策略

        3.1 新工科背景下擴(kuò)展多學(xué)科交叉融合

        大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的背景學(xué)科是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù),而且該學(xué)科從理論上的圖靈機(jī)到現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)僅有百年,但是其對各個(gè)學(xué)科研究意義絕不低于其自身的工具性意義。

        多學(xué)科交叉融合是新工科專業(yè)最主要的特征之一,每個(gè)新工科專業(yè)需要制定能夠支持本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的多學(xué)科交叉融合的專業(yè)培養(yǎng)方案。而計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)作為發(fā)展最快的學(xué)科開創(chuàng)了信息時(shí)代,其方法論特性直接滲透和影響到一些學(xué)科,并延伸到各個(gè)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。例如計(jì)算數(shù)學(xué)是研究如何用計(jì)算機(jī)解決各種數(shù)學(xué)問題的科學(xué),它的學(xué)科方向是提出和研究求解各種數(shù)學(xué)問題的高效而穩(wěn)定的算法,主要研究與各類科學(xué)計(jì)算和工程計(jì)算相關(guān)的計(jì)算方法,對各種算法及其應(yīng)用進(jìn)行理論和數(shù)值分析,設(shè)計(jì)和研究用數(shù)值模擬方法來代替某些耗資巨大甚至是難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn),研制專用或通用科學(xué)工程應(yīng)用軟件和數(shù)值軟件等。計(jì)算數(shù)學(xué)與其他領(lǐng)域交叉滲透,形成了諸如計(jì)算力學(xué)、計(jì)算物理、計(jì)算化學(xué)、計(jì)算生物學(xué)等一批交叉學(xué)科,在自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、工程技術(shù)及國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域取得了廣泛的研究成果。

        更重要的是隨著云計(jì)算、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、普適計(jì)算、移動(dòng)通訊這些新技術(shù)的迅速發(fā)展,使得人們?nèi)ゾ幹埔粋€(gè)程序的任務(wù)將會(huì)被尋找一個(gè)程序的任務(wù)所替代[2]。例如當(dāng)前移動(dòng)技術(shù)日趨成熟帶來的就是移動(dòng)學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)理論的新進(jìn)展。正是由于學(xué)科知識體系的有機(jī)關(guān)聯(lián),計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)在理論和實(shí)踐上的成果帶來了相關(guān)學(xué)科的活躍與繁榮。

        3.2 新工科背景下提升教師任職要求

        新工科背景下對教師的任職要求上強(qiáng)調(diào)多學(xué)科專業(yè)的交叉融合和學(xué)科專業(yè)的產(chǎn)業(yè)性。首先,在知識面上,不僅要拓展到除了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)任務(wù)之外的所有相關(guān)課程和學(xué)科專業(yè)上,還要關(guān)注一些新興、交叉和前沿學(xué)科,尤其是與云計(jì)算、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等一些新技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展。其次,要求教師了解新技術(shù)和先進(jìn)工程設(shè)備的使用,掌握應(yīng)對新產(chǎn)業(yè)問題的有效方式,積累解決各類前沿問題的經(jīng)驗(yàn)。第三,在產(chǎn)業(yè)能力上,除了具備設(shè)計(jì)開發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)研究能力外,還要具備運(yùn)用多學(xué)科知識、原理和方法解決復(fù)雜工程問題的能力,以及應(yīng)對、挑戰(zhàn)和處理未來問題的能力。在教學(xué)能力水平上,不僅對教育理念、教育研究能力、教學(xué)學(xué)術(shù)水平、實(shí)踐教學(xué)能力有要求,還要強(qiáng)調(diào)“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺和信息技術(shù)的應(yīng)用。

        3.3 新工科背景下創(chuàng)新教育教學(xué)方法

        新工科背景下大力推行基于問題的探究式學(xué)習(xí)、基于案例的討論式學(xué)習(xí)和基于項(xiàng)目的參與式學(xué)習(xí)等研究性學(xué)習(xí)方法,對于學(xué)生知識的獲取、應(yīng)用和創(chuàng)新、工程能力的培養(yǎng)和提高、社會(huì)能力的培養(yǎng)和提高以及綜合素質(zhì)的養(yǎng)成和提升具有明顯的成效[3]。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、信息技術(shù)和優(yōu)質(zhì)在線教育資源的發(fā)展,為創(chuàng)新工程教育教學(xué)方法創(chuàng)造了極佳的條件,需要在新工科專業(yè)人才培養(yǎng)中予以充分利用。首先,在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下,一方面充分運(yùn)用各種優(yōu)質(zhì)在線教育資源,另一方面將混合式教學(xué)等教學(xué)方式與研究性學(xué)習(xí)相結(jié)合,以最大限度地發(fā)揮線上線下、課內(nèi)課外以及教師、學(xué)生在教與學(xué)上的作用。其次,充分運(yùn)用虛擬仿真、人工智能等信息技術(shù)支持研究性學(xué)習(xí),加深學(xué)生理解,提高研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)效率和效果。

        4 結(jié)束語

        大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的改革是一項(xiàng)深入而持久的工作,為了適應(yīng)在新工科背景下的改革,應(yīng)發(fā)揮人才培養(yǎng)、科學(xué)研究及技術(shù)攻關(guān)能力的優(yōu)勢,構(gòu)筑先發(fā)優(yōu)勢,以期培養(yǎng)適應(yīng)新形勢的高端創(chuàng)新型人才。其中最重要的是,改革的思想應(yīng)是“以學(xué)生為本”,盡可能地使學(xué)生掌握更多、更新、更實(shí)用的知識和技術(shù)。為此,對大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程,其內(nèi)容的選取、授課方法的改進(jìn)等方面還有許多可探討的地方。

        參考文獻(xiàn)

        [1]九校聯(lián)盟(C9)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明[J].中國大學(xué)教學(xué),2010(9):4.

        [2]李廉.以計(jì)算思維培養(yǎng)為導(dǎo)向深化大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革[J].中國大學(xué)教學(xué),2013(4):7.

        [3]林健.面向卓越工程師培養(yǎng)的研究性學(xué)習(xí)[J].高等工程教育研究,2011(6).

        作者簡介

        劉哲,陸軍邊海防學(xué)院工程基礎(chǔ)系信息工程教研室,助教。

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